探析适应性免疫在丙型肝炎病毒持续感染中的作用

1 / 12 探析适应性免疫在丙型肝炎病毒持续感染中的作用 摘要： 丙型肝炎病毒（ hepatitis C virus, HCV）是一种黄病毒属的单股正链嗜肝 RNA 病毒 , 是引起慢性肝病的主要病原体。机体在抗 HCV 感染免疫过程中 , 固有免疫（ innate immunity）与适应性免疫（ adaptive immunity）相互依赖 , 互相协作。固有免疫通过诱生各类干扰素、激活NK 细胞 , 在病毒感染早期限制病毒迅速繁殖与扩散 , 并经内源性和外源性途径启动适应性免疫应答 , 但很难将病毒从体内彻底清除。适应性免疫 , 包括 特异性体液免疫应答和特异性细胞免疫应答 , 在抗病毒感染过程中发挥更重要作用 , 是最终清除 HCV 的主要因素。然而 , 由于病毒生物学特点和宿主免疫功能等多方面因素 , 适应性免疫往往难以有效地清除病毒 , 致使约 50% 85% HCV 感染者发展为慢性肝炎 , 严重危害人类健康 , 已成为全球性、严峻的公共卫生问题 1。阐明适应性免疫在控制 HCV 感染过程中的作用及 HCV持续感染的可能机制将为预防和控制丙型肝炎提供科学依据。 关键词： 丙型肝炎病毒 适应性免疫 细胞免疫反应 体液免疫反应 逃逸突变 1 体液免 疫应答在 HCV 抗感染免疫中的作用 2 / 12 HCV 感染可诱导体液和细胞免疫应答 , B 细胞抗原表位位于 HCV 包膜蛋白和核衣壳蛋白 , 在接受 Th2 分泌的细胞因子（如 IL 4, IL 6, IL 13 等）和第二信号后转化为浆细胞 , 诱导中和抗体的产生 , 阻止病毒的吸附和进入。然而 , 体液免疫尤其中和抗体在阻断 HCV 感染和免疫 清除中的作用 , 长期以来由于缺乏简易有效的检测和评价手段 , 以及人们对抗 HCV细胞免疫的偏爱而所知甚少 , 有限的实验结果之间也彼此相左。有研究表明 , 用真核载体表达的重组膜蛋白免疫黑猩猩 , 可以保 护动物免受同株病毒的攻击 , 然而对异株病毒攻击却没有明显的保护作用。 而且 , HCV 急性感染后的特异性抗体反应出现较晚 , 甚至在感染后的 2 m 4 m 都无法检测到。即便出现循环抗体 , 检测到中和性抗体滴度低且寿命很短 , 在 HCV自限清除后 , 抗体的滴度减弱甚至消失 , 并不能保护机体免受相同病毒株的再次感染 2。此外 , Post 等 3报道 , 部分自 限性感染者的急性恢复与病毒清除可在未生成抗 HCV抗体也未发生血清学转化的情况下由细胞免疫完成。至此 , 中和抗体在 HCV 感染过程中的保护作用似乎非常有限。随 后的研究发现 , 在 HCV 编码的诸多抗原蛋白质中 , 与机体保护性免疫关系最密切的中和抗原 , 恰恰位于变异最大的高变区 1（ HRV1）。由于 HRV1 变异频率较高 , 当机体针对新表位产生应答时 , 使机体对原 HVR1 克隆产生的抗体失去对新表位的3 / 12 识别和有效中和 , 不能有效地清除病毒准种或其他型别病毒株的感染 4。 HVR1 还可以模拟免疫球蛋白 IgG 可变区结构 , 伪装成宿主自身抗原 , 从而达到逃逸体液免疫应答的目的。 与上述研究结果相反 , 在一项对于猿猴实验性 HCV 持续性感染的实验中 , 却没有发现 HVR1 位 点的突变 , 缺失HVR1的重组 HCV病毒也同样具有感染性 , 虽然其毒力明显减弱而且是自限性的 5。进一步研究还发现 , 慢性 HCV 患者体内 HVR1 的变异速率明显低于急性 HCV 感染者 , 在免疫功能较低的患者中 HVR1 的变异率也较低。这些研究结果使研究者们开始重新评价 HVR1 在介导体液免疫中的作用。令人振奋的是 , 即便患者 HVR1 高变 , 其部分位置的氨基酸残基仍具有一定的保守性 , 具有相似保守性特征的 HVR1 之间还存在明显的交叉抗原性 6。除 HVR1 之外 , HCV 包膜蛋白上还存在其他多个中和表位 , 这些表位大 多位于受体结合区等比较保守的部位。对这些保守性中和表位进行研究意义重大 , 可能为诱导交叉反应性的、 能抵抗不同毒株的中和抗体带来希冀。 从目前有限的数据来看 , 中和抗体在 HCV 清除中可能4 / 12 并不起主要作用 , 但很难给出合理的解释 , 可能与 B 细胞表位突变和免疫选择压力有关 , 也可能是 HCV利用自身分子损坏了固有免疫 , 延缓了中和抗体的产生 7。对这些机制进行更深入的研究 , 无疑有助于我们公正地认识 中和抗体在免疫清除中的作用 , 不应一贯地认为特异性抗体中和无能 , 毕竟对一个好的、完全有效的 HCV 疫苗来说 , 广谱交叉保护性中和抗体不可或缺。而且 , 在了解抗体中和作用的同时 , 我们还应该对抗体中和作用之外的功能进行探索。 Netski 等 8研究发现 , 特异性抗体除中和 病毒颗粒外 , 还有锚定补体（ fix complement）、调理吞噬（ opsonize particles for phagocytosis）、增强抗原提呈与清除（ enhance clearance and antigen presentation）等功能。探明中和抗体在控制 HCV 感染中的具体作用 , 将为合理设计疫苗 , 诱导早期、 持久、 广泛的机体免疫提供理论基础 , 同时也为预防和控制其他逆转录病毒（如 HIV）感染提供有益启示。 2 细胞免疫应答在 HCV 持续感染中的作用 由于体液免疫不能清除进入细胞的病毒 , 细胞免疫在抗HCV 感染中可能起主要作用。然而事实上 , HCV 常能逃逸机体的免疫识别 , 致使超过 80%的急性感染者不能清除 HCV。迄今 , 细胞免疫失效的免疫学和病毒学基础尚未阐明 , 可能与病毒逃逸突变和破坏宿主细胞的免疫能力有关。 5 / 12 2.1 病毒逃逸性突变 HCV RNA 编码的 RNA 聚合酶缺乏核酸外切酶校正功能 , 致使病毒复制的忠实性低 , 易发生 “ 错误倾向 ” 的复制 , 使 HCV 基因组具有高度异质性 , HCV 序列变异伴随的 T 细胞识别表位的改变可能会起到易化持续性感染的作用。业已证实 , 病毒氨基酸置换可以抑制 CD4+和 CD8+T 细胞的识别。Erickson 等 9动态研究黑猩猩急性感染模型 T 细胞与病毒在感染早期的相互作用 , 结果 3 只黑猩猩发展为慢性感染 , 并在感染开始的 16 周以内发现了病毒的多表位变异 , 变异的表位可以拮抗迅速出现的特异性 CTL 反应。研究还发现 , 慢性丙肝患者的 Th 表位也存在或多或少的变异 , 变异的表位失去刺激 T 细胞增殖分化的能力 , 与 CTL 表位不同 , Th 表位的变异可直接导致该表位丧失对特异性细胞和体液免疫的辅助和调节作用 , 其机制可能是通过拮抗 T 细胞受体（ TCR） , 抑制信号转导 , 从而使 HCV 得以逃逸宿主的免疫监视 10。然而 , 是病毒逃逸突变造就了持续感染 , 还是逃逸突变是持续感染压力下的自然选择 , 目前还不清楚。逃逸突变似乎不能完全解释病毒的持续感染 , 可能还有其他机制在 HCV持续感染中发挥重要作用 , 我们还需要进行更深入的研究。 2.2 T 细胞耗竭 6 / 12 近年来 , 运用特异性的酶联 免疫斑点试验（ Elispot）方法观察 CD4+和 CD8+T细胞介导的免疫反应 , 动态观察发现 , 随着感染的持续 , 初期强大的 HCV特异性 CD4+和 CD8+T细胞应答均消弱 , 取而代之的则是血清 HCV RNA 的再现。但是 , T细胞的这种耗竭并非完全意义上的彻底消失 , 而是伴随 IL2 和 IFN 的分泌减少、增殖分化障碍、细胞毒作用降低的 “ 部分 ” 耗竭（ partial exhausted） , 在加入病毒特异性抗原和 IL 2 后 , 处于耗竭状态的 CD8+T 细胞可以恢复至 “ 健康状态 ” 11。 T 细胞耗竭的机制目前有 3 种解释 7 : HCV 感染破坏了树突状细胞（ DC）和巨噬细胞的抗原提呈功能 , 抗原难以活化 T 细胞。与此相反 , 有些详细评价慢性 HCV 感染者 DC的表型和功能的研究 , 并未发现 DC 的功能障碍 ; T 细胞被病毒过量的逃逸突变性表位俘获 , 阻止 T 细胞的激活 ; 缺乏共刺激分子及 CD4+Th 的辅助而增殖分化障碍。总之 , T 细胞耗竭可能与病毒持续感染有关 , 多种不同的机制有待进一步证实。 2.3 CD4+Th 细胞失能 CD4+辅助性 T 细胞（ CD4+Th） , 根据其分泌的细胞因子 , 可分为 Th1 和 Th2 两大类。 Th1 具有直接杀伤病毒感染的靶细胞和通过分泌 TNF 促进 Tc 前体细胞分化 Tc1 发挥细胞毒作用； Th2 主要通过分泌细胞因子（如 IL 4、 IL7 / 12 10 等）辅助 B 细胞分泌抗体 , 激发体液免疫应答。因此CD4+Th 细胞在抗病毒免疫反应中起重要作用。在早期激发强烈 Th 免疫反应的患者 , 病毒检查阴转后 , 若 Th 免疫反应下降 , 病毒血症又可复发。如缺乏持续性的 CD4+T 细胞的辅助 , CD8+T 细胞的增殖分化能力明显降低 , 所识别的 MHCI 限制性表位抗原也将不断发生变异 , 可抑制 CTL 的活性 12。 HCV 特异性免疫反应的测定表明 , HCV 感染者的CD4+Th 失去辅助效能 , 难以对抗体的产生、 CTLs 的激活和增生进行调控 11。诱导广度的 CD4+Th 反应可能是解决 HCV持续感染的重要途径。 2.4 CD4+CD25+Treg 细胞调节障碍 天然产生的 CD4+CD25+Treg 通过分泌 IL 4, IL10 和转化生长因子 （ TGF ）抑制效应性 T 淋巴细胞的 功能来维持机体的自身耐受。 Bolttler 等 13通过缺失研究和共培养实验发现 , CD4+CD25+Treg 细胞以剂量依赖性的方式抑 制 HCV 特异性 CD8+T 淋巴细胞的增殖和 IFN 及穿孔素的产生。而且 , 这种抑制作用只需细胞与细胞间直接接触 , 不依赖于 IL 10 和 TGF 。大家知道 , 一个低表达、 表型不成熟的特异性 CD8+T 细胞难以对不同毒株的抗原产生应答！ Fields 等 14的研究结果显示 , 在 Th1/Th2的辅助下 , 体内 B 细胞在过继转移后的第 8 天开始分泌抗体 , 当有 CD4+CD25+Treg 存在时 , Th 细胞的活化及定位不受影响 , 8 / 12 而抗体的生成受到明显抑制。耗竭 CD4+CD25+Treg能促进 HCV特异性 T 细胞的增生活化 , 而且 CD4+CD25+Treg 的数量与HCV RNA 的滴度呈正相关 , 与肝脏炎症程度呈反相关。相反 , 在丙型肝炎康复者与健康献血者中 , CD4+CD25+Treg 的抑制活性明显降低。这一现象提示 , CD4+CD25+Treg 细胞可能促进了 HCV 感染的持续化。 3 肝脏自身微环境与 HCV 感染的持续化 HCV 侵入人体后 , 主要引起肝组织的免疫损害 , 表现出很强的嗜肝性。尽管肝内富含 T 细胞、 NK 细胞、 B 细胞 , 具有激发固有免疫和适应性免疫的先决条件 , 但对肝内感染细胞的清除还是依赖于外周 T 细胞 , 而 肝内 T 细胞往往表现为功能性沉默 7（ functional silence）。功能性 T 细胞研究和肝活检分子生物学分析证实 , 肝内 HCV 特异性 T 细胞应答与肝脏病变的严重程度呈负相关 , 肝脏快速清除自身 T细胞也可能是病毒持续感染的原因。 HCV 有效逃逸肝内 T 细胞清除的机制目前还不清楚 , 可能与肝脏微环境介导的 T 细胞免疫耐受有关。肝脏的血液供应主要来自消化道的门脉系统 , 肝内 T细胞可能会长时间暴露于来自食物和消化道病原微生物的病源相关分子 , 逐渐丧失了识别 “ 非己 ” 的能力 , 产生了免疫耐受。另外 , 由于肝窦狭小、血流 缓慢 , 肝窦内皮细胞（ LSNC）缺乏基膜保护 , 肝内 T 细胞大多数情况下与9 / 12 LSNC 紧密接触 , 通常会优先接受 LSNC 提呈的抗原信息 , 然而 , 由 LSNC 提呈的抗原信息大多诱导免疫耐受 15。即便不受 LSNC 提呈信息的影响 , CD8+T 细胞在不经过淋巴结而首先在肝脏活化 , 它们对靶细胞的效应功能也将受到损害 16。上述结果提示 , 由 HCV 感染的肝细胞提呈的抗原信息将损害 T 细胞的功能 , 肝内特异性 T 细胞应答功能低下可能是感染持续化的又一原因。 4 展望 HCV发现至今已近 20年 , 致力于其致病机制方面 的研究仍未取得实质性突破 , 各种可能的机制有待于进一步证实。HCV 感染的免疫学和病毒学机制尚有许多亟待解决的问题 , 在体液免疫方面 , 寻找交叉反应性的 HVR1 或通过优势组合设计广谱交叉中和表位 , 有望解决免疫原的选择困 难。在细胞免疫方面 , 筛选和组合高保守、 高覆盖、 高活性的 T 细胞表位 , 可克服细胞免疫研究的障碍。有机地结合体液免疫和细胞免疫 , 仍是发展 HCV 疫苗的理想方向。此外 , 建立实用性的 HCV动物模型 , 发展新型高效的免疫佐剂 , 也是研究丙型肝炎预防策略需要高度关注的问题。 【参考文献】 1 Shepared CW, Finelli L, Alter MJ. 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